一种盖挖逆作法钢管柱定位施工方法与流程

本发明涉及地下工程建设施工领域，具体涉及一种盖挖逆作法钢管柱定位施工方法。

背景技术：

盖挖逆作法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶板下进行施工，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。通常是先在地表面向下做基坑的围护结构和中间桩柱，基坑围护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止围护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。

随着城市和城市轨道交通的飞速发展，越来越多的地铁车站修建于交通繁忙、建筑物密集、地下管线纵横交错的城市繁华地区和交通繁忙地段。由于盖挖逆作法对地面交通干扰少、有利于环境保护，已成为当今国内外在交通繁忙的市中心区修建地铁车站采取的一种有效方法。

盖挖逆作法施工中，主要用钢管桩来承受施工阶段和使用阶段竖向荷载，对钢管柱的精度以及垂直度控制都提出了相当高的要求，钢管柱施工定位也成为盖挖逆作法工程施工中的重难点之一。现有技术中钢管柱定位施工多采用HPE工法以及钢套管护壁定位法，但这两种施工方法均存在一些问题：

HPE工法超过一定深度后定位精度无法保证，且造价高，桩基混凝土初凝后无法插入定位，工程事故风险高。

钢套管护壁定位法是在钢套管的保护下，人工入孔清除孔内护壁泥浆后，在抗拔桩混凝土上安装锥形定位器，再将钢管柱吊放至孔内，通过锥形定位器的自动导向功能，精确完成钢管柱的下部定位。但在安装锥形定位器前需要经过以下工序：埋设钢套管(防止抽泥浆后坍孔)、抽排泥浆、人工入孔破桩头以及人工入孔安装锥形定位器。该工法施工时间长，对工期影响较大；从孔内抽出的泥浆，其处理难度大，严重影响施工现场的环境；对于超深基坑钢管柱施工中，人工入孔破除桩头浮浆，作业环境差，时间长，风险高。

技术实现要素：

本发明目的在于：针对在盖挖逆作法钢管柱定位施工中，现有钢套管护壁定位法存在工序繁琐，泥浆难处理，人工入孔作业风险高的问题，本发明提供一种盖挖逆作法钢管柱定位施工方法，通过使用该施工方法，在对钢管柱进行定位时，无需使用钢套管护壁、无需抽排泥浆、无需人工入孔破桩头以及无需人工入孔安装锥形定位器，有效解决了现有技术中钢套管护壁定位法存在工序繁琐，泥浆难处理，人工入孔作业风险高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种盖挖逆作法钢管柱定位施工方法，包括以下几个步骤：

a、对钢管柱进行预处理；

b、在钢管柱下部沿周向均匀安装能够调整钢管柱中心位置的定位器；

c、安装定位平台；

d、对钢管柱进行标高定位；

e、对钢管柱进行定位。

通过在钢管柱下部安装了能够用于调整钢管柱中心位置的定位器，在对钢管柱进行定位时，可以通过人工进入钢管柱内操作该定位器来调整钢管柱中心位置，使钢管柱的垂直度满足施工要求，而无需像传统方法那样通过在抗拔桩混凝土顶面安装锥形定位器来定位钢管柱，因此该方法可以省略埋设钢套管、抽排泥浆、人工入孔破桩头以及人工入孔安装锥形定位器工序，有效解决了现有技术中钢套管护壁定位法存在工序繁琐，泥浆难处理，人工入孔作业风险高的问题，本钢管柱定位方法施工操作简单、安全性高，有效缩短了钢管柱施工工期，大大降低了工程成本，具有良好的经济性。

作为本发明的优选方案，在步骤b中，所述定位器包括传动装置和支撑装置；所述支撑装置包括支撑板和外圈与支撑板焊接的轴承；所述传动装置包括与钢管柱固定相连的螺纹套，所述螺纹套内配设有螺杆，所述螺杆一端沿钢管柱径向延伸至钢管柱内，另一端与轴承的内圈焊接。

由于该定位器的螺纹套与钢管柱固定相连，在进行钢管柱定位操作时，通过人工进入钢管柱内转动螺杆，螺杆移动后将带动支撑板向外扩张后撑在抗拔桩孔壁上提供水平反力，使钢管柱的中心位置发生移动，该定位器结构简单，容易制造，能够快速调整钢管柱的垂直度。

作为本发明的优选方案，在步骤a中，所述钢管柱预处理包括以下几个步骤：

a1、钢管柱对接：将分节加工好的钢管柱在现场进行对接成整体；

a2、钢管柱开孔及混凝土预浇：通过浮力计算结果在钢管柱上开孔并在钢管柱内预浇混凝土；

a3、混凝土顶部凿平：将钢管柱内斜面混凝土凿除。

通过在对接成整体的钢管柱内预浇混凝土，可以防止在桩基混凝土浇筑过程中钢管柱上浮，同时将预浇混凝土顶部平整，方便定位人员进入钢管柱内进行调整钢管柱的垂直度。

作为本发明的优选方案，在进行步骤a1前，所述钢管柱在加工时需提前采用钢板封底。通过对钢管柱封底处理，方便在钢管柱内预浇混凝土。

作为本发明的优选方案，所述定位器至少为三个，在距预浇混凝土顶部1.0～1.5m位置沿圆周方向均布安装于钢管柱上。采用这样的设计便于定位人员进入到钢管柱内通过旋转定位器螺杆进行调整钢管柱的垂直度。

作为本发明的优选方案，在步骤c中，定位平台吊放后，应测量超平，完成后将定位平台与地面固定。通过对定位平台超平后与地面固定，从而确保准确测量定位平台顶面标高和防止在钢管柱定位过程中定位平台发生移动。

作为本发明的优选方案，在步骤d中，先测量定位平台顶面标高，根据钢管柱下放设计标高与测量结果综合计算后，在钢管柱上焊接两个钢板定位卡，钢管柱吊放入抗拔桩孔内后通过定位卡悬挂在定位平台两侧横梁上。通过所焊接的定位卡的位置确保钢管柱满足下放设计标高要求，将钢管柱顶端悬挂在定位平台上，由于自重作用，钢管柱将大致处于铅垂状态，再通过定位人员进入到钢管柱内通过旋转定位器螺杆进行调整钢管柱的垂直度。

作为本发明的优选方案，步骤e包括以下几个步骤：

e1、钢管柱顶平面定位：钢管柱吊装入定位平台中心孔内后，通过全站仪在定位架顶部定出桩位中心点，并悬挂锤球，采用加工好的定位十字架放在钢管柱上口，并通过定位平台内水平千斤顶移动钢管柱，当悬挂锤球尖与定位十字架中心重合后，对钢管柱顶端进行固定。

e2、钢管柱垂直度定位：定位人员下到钢管柱内预浇混凝土面位置，测量人员在钢管柱顶端通过垂准仪投点至预浇混凝土面并下放锤球，锤球尖与投点重合后，定位人员测量钢管柱壁离锤球线的距离，通过旋转定位器螺杆来调整钢管柱的垂直度。

通过在桩位中心点上方悬挂锤球，使锤球尖与置于钢管柱上口的定位十字架中心重合，即使钢管柱上口中心与桩位中心重合，从而完成钢管柱上部定位，再将钢管柱上口中心通过投点到预浇混凝土顶面并下放锤球，通过调整钢管柱壁离锤球线的距离，从而使钢管柱具有较好的垂直度。

作为本发明的优选方案，所述钢管柱定位完成后将钢管柱与定位平台焊接在一起。采用这样的方法是为了进一步防止在桩基混凝土浇筑过程中钢管柱出现上浮现象。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

通过在钢管柱下部安装了能够用于调整钢管柱中心位置的定位器，在对钢管柱进行定位时，可以通过人工进入钢管柱内操作该定位器来调整钢管柱中心位置，使钢管柱的垂直度满足施工要求，而无需像传统方法那样通过在抗拔桩混凝土顶面安装锥形定位器来定位钢管柱，因此该方法可以省略埋设钢套管、抽排泥浆、人工入孔破桩头以及人工入孔安装锥形定位器工序，有效解决了现有技术中钢套管护壁定位法存在工序繁琐，泥浆难处理，人工入孔作业风险高的问题，本钢管柱定位方法施工操作简单、安全性高，有效缩短了钢管柱施工工期，大大降低了工程成本，具有良好的经济性。

附图说明

图1为本发明的盖挖逆作法钢管柱定位施工方法总体结构示意图。

图2为本发明的盖挖逆作法钢管柱定位施工方法的定位器示意图。

图3为本发明的盖挖逆作法钢管柱定位施工方法的定位器安装剖视图。

图4为本发明的盖挖逆作法钢管柱定位施工方法流程图。

图中标记：1-定位器，11-螺纹套，12-套管，13-螺杆，14-制动杆，15-制动板，16-支撑板，17-轴承，2-定位平台，3-抗拔桩孔壁，4-钢管柱，5-预浇混凝土，6-抗拔桩混凝土。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本发明提供一种盖挖逆作法钢管柱定位施工方法；

如图1-图4所示，本实施例中的盖挖逆作法钢管柱定位施工方法，包括以下几个步骤：

a、对钢管柱进行预处理；

b、在钢管柱下部沿周向均匀安装能够调整钢管柱中心位置的定位器；

c、安装定位平台；

d、对钢管柱进行标高定位；

e、对钢管柱进行定位。

通过在钢管柱下部安装了能够用于调整钢管柱中心位置的定位器，在对钢管柱进行定位时，可以通过人工进入钢管柱内操作该定位器来调整钢管柱中心位置，使钢管柱的垂直度满足施工要求，而无需像传统方法那样通过在抗拔桩混凝土顶面安装锥形定位器来定位钢管柱，因此该方法可以省略埋设钢套管、抽排泥浆、人工入孔破桩头以及人工入孔安装锥形定位器工序，有效解决了现有技术中钢套管护壁定位法存在工序繁琐，泥浆难处理，人工入孔作业风险高的问题，本钢管柱定位方法施工操作简单、安全性高，有效缩短了钢管柱施工工期，大大降低了工程成本，具有良好的经济性。

本实施例中，在步骤b中，所述定位器1包括传动装置、制动装置和支撑装置；所述支撑装置包括支撑板16和轴承17，所述轴承17外圈与支撑板16板面焊接；所述传动装置包括两个螺纹套11，呈同轴间隔布置并通过配设于螺纹套11外的套管12相连，所述螺纹套11内配设有螺杆13，所述螺杆13一端沿钢管柱4径向延伸至钢管柱4内，另一端与轴承17内圈焊接；所述制动装置包括两根制动杆14和三块制动板15，所述制动板15套设于套管12外并与套管12焊接，所述制动杆14穿过制动板15后与支撑板16焊接。

由于该定位器的螺纹套与钢管柱固定相连，在进行钢管柱定位操作时，通过人工进入钢管柱内转动螺杆，螺杆移动后将带动支撑板向外扩张后撑在抗拔桩孔壁上提供水平反力，使钢管柱的中心位置发生移动，该定位器结构简单，容易制造，能够快速调整钢管柱的垂直度。

本实施例中，在步骤a中，所述钢管柱预处理包括以下几个步骤：

a1、钢管柱对接：钢管柱4分节加工完成运至施工现场置放于对接平台上进行对接并安装工具柱，其中，钢管柱加工需提前采用钢板封底，工具柱法兰与钢管柱法兰采用M30螺栓连接，方便定位完成后拆卸及工具柱重复利用，工具柱与钢管柱接缝位置采用堵漏王封堵，防止下放时桩内泥浆漫入钢管柱内。

a2、钢管柱开孔及混凝土预浇：钢管柱4对接与工具柱安装完成后，通过浮力计算结果在钢管柱上开孔进行混凝土预浇，预浇后采用带弯锚钢筋的钢板封堵孔口。为保证施工质量，选择具有一定高差的地形结合型钢制作成浇注平台，保证钢管柱倾斜角度不小于15度，浇注时，加强混凝土和易性、坍落度的控制，并加强混凝土捣固，确保钢管柱预浇混凝土的密实。

a3、混凝土顶部凿平：预浇混凝土5初凝后，将钢管柱内斜面混凝土凿除，使预浇混凝土顶部平整。

通过对钢管柱对接后进行混凝土预浇，可以防止在桩基混凝土浇筑过程中钢管柱上浮，同时将预浇混凝土5顶部平整，方便定位人员进入钢管柱内进行调整钢管柱的垂直度。

本实施例中，所述定位器为四个，在距预浇混凝土顶部1.0～1.5m位置沿圆周方向均布安装于钢管柱上。采用这样的设计便于定位人员进入到钢管柱内通过旋转定位器螺杆进行调整钢管柱的垂直度。

本实施例中，在步骤c中，待旋挖钻成孔完成后，进行定位平台2吊放，定位平台2吊放完毕后，应测量超平，平面位置和水平高度调整完毕后，平台的四个撑脚与事先预埋在硬地坪内的预埋件焊接或膨胀螺栓固定,以增加定位平台的稳定性。通过对定位平台超平后与地面固定，从而确保准确测量定位平台顶面标高和防止在钢管柱定位过程中定位平台发生移动。

本实施例中，在步骤d中，当定位平台水平安装调整好后，测量定位平台2顶面标高，根据钢管柱下放设计标高与测量结果综合计算后，在钢管柱上焊接两个钢板定位卡，钢管柱吊放入桩内后通过定位卡悬挂在定位平台两侧横梁上，定位卡与钢管柱的焊接要确保能承受钢管柱和预浇混凝土的重量，保证钢管柱高程定位准确，又保证钢管柱大致处于垂直状态。通过所焊接的定位卡的位置确保钢管柱满足下放设计标高要求，将钢管柱顶端悬挂在定位平台上，由于自重作用，钢管柱将大致处于铅垂状态，再通过定位人员进入到钢管柱内通过旋转定位器螺杆进行调整钢管柱的垂直度。

本实施例中，步骤e包括以下几个步骤：

e1、钢管柱顶平面定位：钢管柱4吊装入定位平台2中心孔内后，通过全站仪在定位架顶部定出桩位中心点，并悬挂锤球，采用加工好的定位十字架放在钢管柱上口，并通过定位平台内水平千斤顶移动钢管柱，当悬挂锤球尖与定位十字架中心重合后，对钢管柱顶端进行固定，平面位置控制偏差为2mm。

e2、钢管柱垂直度定位：钢管柱上部定位完成后，定位人员通过预先制作好的钢爬梯由工具柱口下到钢管柱预浇混凝土面位置，下孔前需进行气体检测，并增设照明及通风设备，定位人员需体检合格并配备安全绳、工具包等一系列安保措施，测量人员在钢管柱顶端通过垂准仪投点至预浇混凝土面并下放锤球，锤球尖与投点重合后，定位人员利用卷尺测量钢管柱壁离锤球线的距离，通过旋转定位器螺杆来调整钢管柱的垂直度。

通过在桩位中心点上方悬挂锤球，使锤球尖与置于钢管柱上口的定位十字架中心重合，即使钢管柱上口中心与桩位中心重合，从而完成钢管柱上部定位，再将钢管柱上口中心通过投点到预浇混凝土顶面并下放锤球，通过调整钢管柱壁离锤球线的距离，从而使钢管柱具有较好的垂直度。

本实施例中，所述钢管柱定位完成后采用四根A20钢筋将钢管柱与定位平台焊接在一起。采用这样的方法是为了进一步防止在桩基混凝土浇筑过程中钢管柱出现上浮现象。

具体地，将钢管柱4进行钢板封底，在钢管柱内预浇混凝土5抗浮并提供定位人员的站立点，在柱内混凝土顶面上方1.5m处钢管柱外侧安装4个定位器，定位器螺杆伸入钢管柱内300mm。通过人工进入钢管柱内旋转螺杆，使得支撑板16往抗拔桩孔壁3方向移动，最后撑在抗拔桩孔壁3上提供水平反力，以达到钢管柱下部定位的目的。钢管柱初次定位在抗拔桩钢筋笼下放后实施，定位完成后通过钢管柱外侧下放导管浇筑抗拔桩混凝土6，并在靠近钢管柱底部位置的抗拔桩混凝土初凝前人工进入钢管柱内复核定位，等强后进行钢管柱内剩余混凝土的浇筑，完成钢管柱的施工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。